NO744158L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av trykte kretsplater.

Oppfinnelsen angår en, fremgangsmåte til. fremstilling av trykte kretsplater med gjennomgående plateforbindelser mellom til hverandre hørende partier av kretsmønsteret på de to hovedflater, og med minst ett innvendig metallark som. tjener til å

lede bort varme.

Det har vist seg at kretskomponenter når de monteres på en trykt kretsplate i elektronisk utstyr i mange tilfeller, frem-bringer overskuddsvarme som må ledes bort for å hindre ødeleggelse av kretskomponehtene, kretsplatene eller begge. Som hensiktsmessig forholdsregel er det fremstillet kretsplater med et metallark innleiret i kretsplaten, altså mellom isolasjonssjikt. Disse metallark eller plater tjener til å lede bort varmen, men danner som regel ikke noen del av en elektrisk krets og må derfor iso-leres elektrisk fra kretsmønsterene på platen. Trykte kretsplater med en slik mulighet, for avledning av varme er kjent fra U.S.-patenter nr. 3.259.805, 3.296.099 og 3.51^.538.

I.samsvar med forskjellige synspunkter når det gjelder kjent kretsplateteknologi, er disse forsynt med trykte krets-mønstere på begge hovedflater av platen. Gjennomgående elektriske plateforbindelser er dannet gjennom platen for å forbinde deler av mønsteret på de to hovedflater med hverandre. Som oftest har disse deler av kretsmønsteret på de to platesider form av linjer, men i enkelte tilfeller kan disse gjennomføringer forbinde en tilslutningsklemme med en kretslinje på den ene og andre side av kretsplaten. Det skal bemerkes at flerlagsplater med gjennomgående forbindelser er anvendt i stor utstrekning i dan elektroniske industri og slike plater kan ha et antall mellomliggende krets-mønstre innleiret i platen og gjennomføringene kan selektivt forbinde et eller flere av de mellomliggende kretsmønstre i det ene eller begge kretsmønsterne på hovedflåtene av platen. Utførelsen av slike kretsmønstre er naturligvis avhengig av de elektriske kretser som skal anbringes på platen og fremstilles ved en teknologi som i mange tilfeller må betegnes somrene kunstverk.

Slike trykte kretsplater med gjennomgående plateforbindelser er kjent, fra U.S.-patentskrifter nr. 2.872.391, 2.907.925 og 3.219.749.

Når teknikken ved gjennomgående plateforbindelser kombineres med teknikken for trykte kretsplater med varmebortledende forholdsregler, oppstår det problem å anbringe de gjennomgående forbindelser uten elektrisk kontakt med det innleirede metallsjikt eller plate som tjener til å lede bort varmen, fordi slike gjennomgående forbindelser lett kan lede til uønskede elektriske kort-slutninger. Det var derfor nødvendig å tilveiebringe isolerte om-råder i metallarkét eller -platen på hvejrt sted hvor de gjennomgående forbindelser skulle dannes. Dette problem er løst tidligere ved å lage. forholdsvis.store huller gjennom metallarkét eller metallplaten på de steder hvor de gjennomgående forbindelser skulle være, i form av skiver av plastmaterialer som nøyaktig passer inn i disse større hull, innsetning av skivene i hullene som da danner en plugg i de. forholdsvis store hull, og deretter bores et forholdsvis mindre hull i skiven. Det er klart at de forholdsvis mindre huller som derved dannes i pluggen får en indre vegg av isolasjonsmateriale som etter ledende belegning danner de gjennomgående, forbindelser på de ønskede steder av kretsplaten. Det er klart at innsetning av disse skiver av hovedsakelig sirkulær form i de vanlige sirkulære huller var vanskelig, tidkrevende og derfor kostbart, fordi skivene måtte innsettes hver for seg, en■i hvert hull for å danne isolasjons-plugger som er nødvendig for å oppnå en gjennomgående forbindelse i kretsplater med innleiret metallark for å lede bort varme.

Hensikten med oppfinnelsen er å. tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som ikke har de ovenfor nevnte ulemper.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at et tilstrekkelig kvantum av løst materiale,, f.eks. for å danne en fast, elektrisk isolerende plugg som hovedsakelig fyller et hull gjennom metallarkét, bringes til å stivne i hullet og at det anbringes et kretsmønster på og isolert fra hvert flate med gjennomgående plateforbindelser i området av minst noen av pluggene.

Det løse materialet herdes fortrinnsvis til fast isolerende materiale som hovedsakelig fyller ut hullene gjennom metallarkét.

Stivningen resp. herdingen av det løse materialet i hullene skjer ved at en plate midlertidig anbringes mot undersiden av metallarkét, og deretter fjernes.

Som løst materiale anvendes fortrinnsvis et findelt fast materiale.

Det findelte, faste materialet kan med fordel være termoplastisk.

Det termoplastiske materialet kan være varmeherdende og bringes til å herdne, ved varme og/eller trykk.

Det løse materialet kan være. findelt, delvis herdet termo-herdende materiale som herdnes i en oppvarmet presse med en over-liggende og en underliggende 'plate, og den undre plate er den midlertidig anvendte plate.

Anbringelsen av kretsmønsteret omfatter fortrinnsvis dannelse av et isolerende belegg på hver flate av metallarkét og deretter anbringes ved maskering og etsing de to kretsmønstre på platene.

I det minste gjennom noen av platene frembringes huller hvis vegger belegges med metall for å danne de gjennomgående plateforbindelser- samtidig med eller etter dannelsen av kretsmønstrene.

Metallarkét kan være av aluminium og anbringelsen av isolasjonssjiktet på de to flater av dette kan omfatte anodiseringsbe-handling på et hvert trinn, før anbringelsen av kretsmønsteret.

Anbringelsen av et isolerende belegg på hver side av metallarkét kan skje ved at det på hver side festes et ark plastmateriale, etterfulgt av anbringelsen av kretsmønstrene på de isolerende belegg.ved anvendelse av maskering og etsing, og deretter dannes de gjennomgående plateforbindelser.

Arkene av plastmateriale kan være glassfiberarmert epoksyharpiks.

Med. fordel kan det anvendes ark av termoplastisk, fortrinnsvis varmeherdende, materiale med metallbelegg på den ene side og at kretsmønstrene dannes ved at metallbelegget maskeres og etses.

Herdingen av det løse materialet kan kombineres med dannelsen av isolasjonsbelegget på flatene i en operasjon ved lamineringspressing.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning

til tegningene.

Fig. la til ld viser gskjematisk de forskjellige arbeidstrinn ved. fremstilling av en trykt kretsplate med innleiret varmebortledende hjelpemidler og gjennomgående plateforbindelser. Fig. 2a til 2c viser skjematisk forskjellige utførelser av

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3a til 3c viser skjematisk ytterligere utførelser

av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor. forskjellige trinn i frem-stillingen er kombinert til en enkelt operasjon. Fig. la viser et metallark eller en metallplate 10 i tverrsnitt med huller 12 som er boret eller etset, fra en av hovedflatene til den andre. Som kjent må et stort antall hull dannes i kretsplaten for å oppta en elektronisk krets. Selv om enhver metallisk sammen-setning av arket 10 kan anvendes, er aluminium vanligvis å foretrekke som følge av liten vekt og forholdsvis god varmeledningsevne. Et aluminiumsark 10 kan ha en tykkelse på ca. 1 mm men tykkelsen velges vanligvis i samsvar med parameterne for den krets som skal anbringes på platen. Valget av materialet som anvendes og tykkelsen av arket 10 er ikke av kritisk natur. Fig. lb viser det trinn å fylle hullene 12 i arket 10 med løst materiale, idet det antas at det løse materialet er termoplastisk som f.eks. varmeherdbar plast, fortrinnsvis delvis herdet epoksyharpiks. Arket 10 anbringes på en bevegelig plate 14 og hullene fylles med termoplastisk materiale 16 og en plate 18 anbringes over hullene når de er 'fylt.

På fig. lb. foretas•således en herdeprosess ved en temperatur

på ca. 175°C for å bringe materialet 16 til å stivne i hullene.

Etter herdningen fjernes platene 14 og 18 som vist på fig.'lc og etter avkjøling er pluggene 20 dannet i hullene 12 og er nå faste særlig når det løse materialet på forhånd var delvis herdet termoplast.

På platen på fig. lc skal det så anbringes trykte kretser som vist på fig. ld. Det første trinn er da å anbringe et isolasjonssjikt 22 på hver side av arket eller platen 10. Dette kan gjøres på vanlig måte ved at glassfiberarmert epoksyharpiksark anbringes

på de to hovedflater og utsettes for varme og trykk fortrinnsvis i en lamineringspresse. Deretter anbringes hull. 24 med forholdsvis liten diameter gjennom pluggene 20 og også gjennom isolasjonssjiktene 22 hvoretter kretsmønstrene 26 og 28 anbringes på isolasjonssjiktene 22 på vanlig måte. Dette kan gjøres på vanlig måte ved metallbelegning, maskering og etsing. Som vist på. fig. ld er krets-mønsteret betegnet med 26 og 28 på de to hovedflater forbundet med metallbelegg 30 på veggene i hullene 24 gjennom pluggene 20 slik at det dannes gjennomgående, forbindelser mellom de to kretsmønstre.

Ved en modifikasjon av fremgangsmåten som er vist på. fig. la til ld kan de.to isolasjonssjikt 22 i stedet for å anbringes som ovenfor beskrevet, skje ved en behandling av arket eller platen 10 hvorved det frembringes et isolasjonssjikt. på de to. flater. I tilfelle av aluminium kan dette skje. ved en anodisering. Arket eller platen 10 kan anodiseres under et hvilket som helst arbeidstrinn men før anbringelsen av kretsmønsterne 26 og 28. Arket eller platen 10 på fig. la kan allerede være- anodisert.. Tilstedeværelsen av isolasjonssjiktet som dannes ved anodisering vil ikke innvirke på anbringelsen av pluggene 20 som beskrevet ovenfor. Alternativt kan anodiseringen utføres etter at pluggene 20 er anbragt og også etter at huller med forholdsvis liten diameter er anbragt gjennom pluggene 20, mén anodiseringen må utføres før dannelsen av krets-mønstrene 26 og 28 på overflatene og metallbelegget i de relativt små huller 24.

Det skal bemerkes at metallbelegningen i hullene som strekker seg gjennom pluggene og metallbelegning av kretsmønstrene på hovedflatene kan utføres hver. for seg eller i en operasjon i vilkårlig rekkefølge.

Det skal her bemerkes at som løst materiale kan anvendes

et hvilket som helst materiale som er løst i et normalt temperatur-område, som ikke er fast og som ikke er en gass. Det kan altså anvendes et materiale som enten har pastaform eller er risledyktig i motsetning til fast eller gassformet materiale. Videre må materialet være herdbart enten ved en spesiell behandling eller uten behandling og som stivner etter en viss tid og som da blir et stivt dielektrisk materiale. Det kan åltså anvendes et stort antall materialer, for pluggene 20. Selv om det under henvisning til fig. 1 er referert til termoplastisk, fortrinnsvis varmeherdende platematerialer er det klart at ifølge oppfinnelsen er det ingen begrensning for anvendelse av materialer. F.eks. kan ethvert pastaformet materiale som anvendes i bygningsindustri og for reparasjonsformål som f.eks. plastisk tre, anvendes bare for å

nevne et eksempel. Mange av disse materialer har en tendens til å stivne med tiden mens andre krever varme eller en tørkeprosess alt etter sine egenskaper.

Alle disse materialer har til felles at når arket eller platen 10 med hullene- anbringes på den midlertidige plate 14 (fig. lb) kan pluggene anbringes i en enkelt operasjon. Hvis det er findelt materiale, kan hele platen dekkes og overskuddsmaterialet kan strykes av på den øvre. flate. I tilfelle av pasta kan det smøres i hullene ved anvendelse av en kniv eller annet egnet verktøy. I tilfelle av løst materiale i væskeform kan dette være tilsatt et herdemiddel hvoretter hullene fylles og platen deretter strykes av for overskytende materiale hvoretter det tillates å stivne avhengig av materialets egenskaper.'

Fig. "2 viser en annen utførelse av. fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor fig. 2a viser en metallplate eller -ark 32 som^skal tjene til å lede bort varme og denne er allerede forsynt

med huller med forholdsvis stor diameter i hvilke det skal anbringes plugger. Arket eller platen 32 er anbragt på den midler-tid€-gg : plate -34 med et mellomlag 38 av glassfiberarmert epoksy-parpiks, deretter fylles hullene med pulverisert varmeherdbart materiale 40 og etter avstrykning av overflødig materiale anbringes et andre ark 42 av glassfiberarmert epoksyharpiks og oppå denne den øvre platen 36 i en lamineringspresse. Det hele utsettes for varme og trykk slik at det løse materialet 40 inne i hullene herdes og danner plugger og samtidig blir de glassfiberarmerte epoksyharpiksark 38 og 42, forbundet med ho^edflatene av metallplaten eller -arket 32 og med pluggene.

Etter fjerning fra lamineringspressen får man platen som

er vist på fig. 2b som er dannet av to lag glassfiberarmer epoksyharpiks 38 og 42 med gjennomgående partier 44 i hullene.

Deretter bores huller i pluggene 44 med forholdsvis liten diameter som vist på fig. 2c og det hele belegges med et metallbelegg, og etter maskering etses kretsmønstrene.

Det er klart at ved. fremgangsmåten på fig. 2 behøver ikke det løse materialet 40 for dannelse av pluggene 44 ikke nødvendigvis være termoplastisk eller varmeherdende plastmateriale, men kan være et hvilket som helst annet materiale slik som nevnt ovenfor under forklaringen av fig. 1.

Fig. 3 viser en ytterligere forenkling av. fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor det anvendes ferdige plater i form av glassfiberarmert, delvis herdet termoplastisk materiale med et metalisjikt vanligvis av kopper på den ene side. Som vist på fig. 3a kan det anvendes en lamineringspresse av den art som er nevnt under beskrivelsen av fig. 2.. På den midlertidige-plate 34 i pressen anbringes først laminatplaten med metallsjiktet 46 på den glassfiberarmerte epoksyharpiks 48, deretter blir metallarkét eller -platen 50 med forholdsvis store huller anbragt på laminatet 46,48 og hullene fylles med.løst materiale 52 av fortrinnsvis varmeherdbart plastmateriale og overskytende materiale strykes av hvis nødvendig og det andre laminat av glassfiberarmer epoksyharpiks 54 og koppersjiktet 56 anbringes oppå den øvre flate av platen 50 som vist på fig. 3a.

Deretter senkes den 0'vre plate 36" av pressen over det hele som utsettes, for varme og trykk. Vanligvis anvendes en temperatur på ca. 175°C og et egnet trykk for det varmeherdende materiale er vanligvis ca. 10 kg pr. cm p. En.slik herdeprosess varer vanligvis 1 time, men det er klart at temperatur, trykk og hele herdnings-'proses-sen hvis overhodet noen, vil være avhengig av egenskapene for det valgte løse materialet for pluggene. Hvis, som ovenfor nevnt det valgte materialet krever tid for stivning uten noen spesiell behandling og det ikke er noen begrenaning for den tid som er nødvendig for å få materialet til å stivne, er et stort utvalg av materialer som kan komme i betraktning.

Fig. 3b viser et etterfølgende arbeidstrinn hvor den laminerte enhet fjernes, fra pressen og huller 58 med mindre diameter bores eller anbringes på annen måte i pluggene 60, hvoretter metallbeleggene 46 og 56 på de to hovedflater maskeres og etses slik at -kretsmønsterne dannes som vist på fig. 3c. Deretter blir kretsmønsterne på de to plater forbundet med hverandre gjennom hullene 58 ved at. veggene i hullene belegges med metall som ovenfor beskrevet.

Det er klart at isolasjonssjiktene 48 og 54 på fig. 3a også kan. forbindes med platen 50 ved klebning.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av trykte kretsplater med gjennomgående plateforbindelser mellom til hverandre hørende partier av kretsmønstre på de to hovedflater, og med minst ett innvendig metallark som tjener til å lede bort varme, karakterisert ved at et tilstrekkelig kvantum av løst materiale, f.eks., for å danne en fast, elektrisk isolerende plugg som hovedsaklig fyller et hull gjennom metallarkét, bringes til å stivne i hullet, og at det anbringes et kretsmønster på og isolert fra hver flate, med gjennomgående plateforbindelser■i området av minst noen av pluggene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ' ved at det løse materiale herdes til fast isolerende materiale som hovedsaklig fyller ut hullene gjennom metallarkét.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at stivningen resp. herdingen av det løse materiale i hullene skjer, ved at en plate midlertidig anbringes mot undersiden av metallarkét, og deretter, fjernes.

4.. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det som løst materiale anvendes et findelt fast materiale.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at det findelte faste materiale er termoplastisk.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ■ved at det termoplastiske materiale er varmeherdende og bringes til å herdne, ved varme og/eller trykk.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3 og 6, karakterisert ved at-det løse materiale er. findelt, delvis herdet termo-herdende materiale, som herdnes i en oppvarmet presse med en over-liggende plate, og at den undre plate er den midlertidig anvendte plate.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at anbringelsen av kretsmønsteret omfatter dannelse av et isolerende belegg på hver flate av metallarkét og deretter anbringes ved maskering og etsing de to kretsmønstre på flatene.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at huller dannes gjennom minst noen av pluggene, og at- flater som begrenser hullene belegges med metall for.å danne de gjennomgående plateforbindelser samtidig med eller etter dannelsen av kretsmønstrene.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at metallarkét er av aluminium og at anbringelsen av isolasjonssjiktet på de to flater av dette, omfatter anodiser-ingsbehandling på et hvert trinn før anbringelsen av kretsmønsteret.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at anbringelsen av et isolerende belegg på hver side av metallarkét skjer-ved at det på hver side. festes et ark plastmateriale, etterfulgt av anbringelsen av kretsmønstrene på de isolerende belegg ved anvendelse av maskering og etsing, og der etter dannes de gjennomgående plateforbindelser.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at arkene av plastmateriale er glassfiberarmert epoksyharpiks.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at det anvendes ark av termoplastisk, fortrinnsvis varmeherdende, materiale med metallbelegg på den ene side, og at kretsmønsteret dannes ved at metallbelegget maskeres og etses.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11,12,eller 13, karakterisert ved at herdningen av det løse materiale kombineres med dannelsen av isolasjonsbelegget.på flatene i en operasjon ved lamineringspressing.